浅析MySQL二段锁

背景

在介绍MySQL二段锁之前，我需要理清一下概念，即MySQL二阶段加锁与二阶段提交的区别：

二阶段加锁：用于单机事务中的一致性和隔离性
二阶段提交：用于分布式事务

何为二段锁

在一个事务操作中，分为加锁阶段和解锁阶段，且所有的加锁操作在解锁操作之前，具体如下图所示：

加锁时机

当对记录进行更新操作或者select for update(X锁)、lock in share mode(S锁)时，会对记录进行加锁，锁的种类很多，不在此赘述。

何时解锁

在一个事务中，只有在commit或者rollback时，才是解锁阶段。

二阶段加锁最佳实践

下面举个具体的例子，来讲述二段锁对应用性能的影响，我们举个库存扣减的例子：

方案一：
start transaction;
// 锁定用户账户表
select * from t_accout where acount_id=234 for update
//生成订单
insert into t_trans;
// 减库存
update t_inventory set num=num-3 where id=${id} and num>=3;
commit;

方案二：
start transaction;
// 减库存
update t_inventory set num=num-3 where id=${id} and num>=3;
// 锁定用户账户表
select * from t_accout where acount_id=234 for update
//生成订单
insert into t_trans;
commit;

我们的应用通过JDBC操作数据库时，底层本质上还是走TCP进行通信，MySQL协议是一种停-等式协议(和http协议类似，每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认,在收到确认后再发送下一个分组)，既然通过网络进行通信，就必然会有延迟，两种方案的网络通信时序图如下：

由于商品库存往往是最致命的热点，是整个服务的热点。如果采用第一种方案的话，TPS理论上可以提升3rt/rt=3倍。而这是在一个事务中只有3条SQL的情况，理论上多一条SQL就多一个rt时间。

另外，当更新操作到达数据库的那个点，才算加锁成功。commit到达数据库的时候才算解锁成功。所以，更新操作的前半个rt和commit操作的后半个rt都不计算在整个锁库存的时间内。

性能优化

从上面的例子可以看出，在一个事务操作中，将对最热点记录的操作放到事务的最后面，这样可以显著地提高服务的吞吐量。

select for update 和 update where的最优选择

我们可以将一些简单的判断逻辑写到update操作的谓词里面，这样可以减少加锁的时间，如下：

方案一：
start transaction
num = select count from t_inventory where id=234 for update
if count >= 3:
    update t_inventory set num=num-3 where id=234
    commit 
else:
    rollback

方案二：

start transaction:
    int affectedRows = update t_inventory set num=num-3 where id=234 and num>=3
    if affectedRows > 0:
        commit
    else:
        rollback

延时图如下：

从上图可以看出，加了update谓词以后，一个事务少了1rt的锁记录时间（update谓词和select for update对记录加的都是X锁，所以效果是一样的）。

死锁

加锁SQL都或多或少会遇到这个问题。上面的最佳实践中，笔者建议在一个事务中，对记录的加锁按照记录的热点程度升序排列，对与任何会并发的SQL都必须按照相同的顺序来处理，否则会导致死锁，如下图：

总结

合理地写好SQL，对于我们提高系统的吞吐量至关重要。

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